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氮空位 $^{1}E$ 单极态电离能的高分辨率温度分辨光谱

材料科学 2025-07-15 v1 光学 量子物理

摘要

负电荷的金刚石氮空位(NV\mathrm{{NV}^-})中心在众多前沿量子感测应用中占据核心位置;尽管如此,关于该系统能级的许多信息仍未为人所知。NV\mathrm{{NV}^-}1E\mathrm{{^{1}E}} 单极态的电离能仅最近一次被测定在 2.25 eV 至 2.33 eV 之间。本文通过测量 \mathrm{{^{1}E} 能级随激光波长和金刚石温度的变化,进一步细化该能量。我们采用磁场介导的自旋选择性光致发射(PL)淬灭技术;该 PL 淬灭表明电离诱导 \mathrm{{^{1}E} 能级向中性 NV0\mathrm{{NV}^0} 电荷构型的人口转移。测量范围为激光激发波长 450 nm 至 470 nm、540 nm 至 566 nm,步长为 2 nm;温度范围为约50 K 至 150 K,步长为 5 K。我们确定 1E\mathrm{{^{1}E}} 电离能为 2.29 eV 至 2.33 eV, uncertainty 约为该量值的两倍。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.10291,
  title  = {High Resolution Temperature-Resolved Spectroscopy of the Nitrogen Vacancy $^{1}E$ Singlet State Ionization Energy},
  author = {Kristine V. Ung and Connor A. Roncaioli and Ronald L. Walsworth and Sean M. Blakley},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.10291},
  year   = {2025}
}

备注

9 pages, 5 figures, invited manuscript for Recent Advances in Diamond Science and Technology - SBDD XXIX special issue of Physica Status Solidi (a)